半导体巨头并购提速,大硅片寡头垄断加剧,国产替代亟需突围

半导体巨头并购提速,大硅片寡头垄断加剧,国产替代亟需突围,第1张

硅片是生产芯片、分立器件、传感器等半导体产品的关键材料,目前90%以上的半导体产品均使用硅基材料制造,硅片占半导体材料市场规模比重约为37%,位居半导体三大核心材料之首,因此,半导体硅片被誉为半导体行业的“粮食”,虽然全球市场总规模不大,但至关重要。

近20年以来,半导体硅片长期被日本信越、日本胜高(SUMCO)、环球晶圆、德国Siltronic、韩国SK Siltron等少数寡头企业垄断。2019年,行业前五大企业合计销售额占全球半导体硅片行业销售额比重高达92%,我国90%以上的硅片需求依赖进口,基本不在国内生产,目前,硅片垄断局面还在加剧。

11月30日,德国硅片制造商Siltronic AG表示,正与环球晶圆开展深入谈判,后者拟以37.5亿欧元(约合45亿美元)将其收购,双方预期在12月第二周,取得Siltronic监事会及环球晶圆董事会核准后,进行BCA签署。

环球晶董事长徐秀兰指出,双方都认为结合后的事业体会有很好的成效,将更能互补地有效投资,进而扩充产能。

并购前,德国Siltronic为全球第四大硅晶圆厂,市占率约为7%,环球晶则为全球第三大厂,市占率达18%,收购完成后,环球晶在全球硅晶圆市场占有率有望一举跃升至25%,逼近日本胜高的28%,同时意味着全球晶圆市场将呈现日本信越、胜高、环球晶圆、SK Siltron四强争霸的格局,进一步垄断市场。

根据IC Insights的报告,今年仅ADI收购Maxim、英伟达收购ARM、SK海力士收购英特尔存储业务、AMD收购赛灵思四起收购案的交易额就高达1050亿美元,外加Marvell100亿美元收购Inphi、环球晶45亿美元收购德国Siltronic,2020年半导体并购金额已经创下 历史 新高。

去年,韩国SK Siltron为防止日本出口限制,收购杜邦碳化硅晶圆事业部,在区域全球化抬头的当下,各巨头抱团取暖,通过并购来加强各自的优势,以应对快速变化和复杂的局面。

以半导体设备巨头应用材料为例,在2018年之前的几十年内,应用材料长期稳坐全球半导体设备第一供应商的位置,凭借的就是全面且强大的产品线,特别是在具有高技术含量的半导体制造前道设备,该公司具有相当深厚的技术功底。

但从 历史 来看,应用材料正是通过一系列的并购,来加强自己实力的,虽然从1967年-1996年的30年间,应用材料只有一次核心业务相关的并购,但在1997年-2007年十年间,先后发起了14起并购案,不断完善自己的产品构成。

截至目前,应用材料的产品线涵盖了半导体制造的数十种设备,包括原子沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、离子注入机、刻蚀机、化学抛光及晶圆检测设备等,预计2020年,应用材料半导体设备的市场份额将从去年的15.9%提高至18.8%。

查阅了近几年的国内半导体海外并购案例,主要有五起:

2013年紫光集团17.8亿美元收购展讯,2014年9.07亿美元收购锐迪科,后合并成为紫光展锐;2015年合肥瑞成18亿美元收购高性能射频功率放大器厂商AMPLEON;2016年中信资本、北京清芯华创投资与金石投资19亿美元收购CMOS传感器厂商豪威 科技 ;

2016年长电 科技 以7.8亿美元收购新加坡封测厂金科星朋;2017年建广资产27.5亿美元收购恩智浦标准件业务,今年6月安世半导体正式注入闻泰 科技 。

其他的海外收购基本都在5亿美元以下,特别是国产替代加速的最近三年,鲜有海外并购的大案例,想着国内半导体厂不差钱,但为何还是买不来?

实际上,国内企业海外并购,特别是半导体海外并购还真不是钱多就能解决的问题,早在1996年,西方42国就签署了集团性限制出口控制机制——《瓦森纳协定》,简单来说,就是成员国内技术转让或出口无需上报,但向非成员国转让需要上报,以此达到技术转让监管和控制的目的。

并且这份协定很与时俱进,以大硅片为例,2019年底修订的《瓦森纳协定》,就新增了一条关于12英寸大硅片技术的出口管制内容,直指中国集成电路14纳米制程工艺,以及上游适用于14纳米工艺的大硅片。

封锁的还不止拉高纯度单晶硅锭的设备和材料,更是从切割抛光好的硅片具体参数上进行了限制,专门针对适用于14纳米制程工艺的各种硅片。所以说,小到具体产品参数都能安排的明明白白,更别说直接并购先进企业,基本没有可能。

如果说美国单方面打压华为是凭借自身实力,那么通过《瓦森纳协定》限制技术出口,就相当于是在全球拉圈子,限制圈内技术出口,圈外想用,就只能用廉价劳动换取圈内输出的高附加值成品,《瓦森纳协定》相当于“金钟罩”。所以并购不来的公司,只有自己造。

实际上,光伏用硅片已经被国内的厂家玩出白菜价,半导体用的硅片之所以被国外垄断,难度在于单晶硅的纯度和内部缺陷的控制,我们做的不好。

在纯度上,光伏用的硅片6个9就够了,但半导体硅片需要11个9,也就是99.999999999%,问题就在这个纯度上面,拉出来的单晶硅锭纯度不够,内部缺陷、应力、翘曲度也跟国外有差距,做出来的芯片良品率就比较低。

所以为了良品率,晶圆厂都愿意愿意花高价买更高质量的硅片,而不愿意花低价买低质量的硅圆片,因为会导致最终芯片的良率,我国生产的硅圆片打不开国际市场就是凭证。

对于单晶硅的提纯和晶体缺陷控制,需要基于长期实践经验的积累和现场错误的总结,这是各个厂商的高度保密的技术,因为这方面的因素,国外硅片厂都没有在国内设厂。

目前,沪硅产业打破了我国12英寸(300mm)半导体硅片国产化率几乎为0的局面,推进了我国半导体关键材料生产技术自主可控的进程;中环股份现也已具备3-12英寸全尺寸半导体硅片产品的量产能力。

总的来说,当下全球市场主流的产品是12英寸,使用比例超过70%,主要应用在智能手机、计算机、人工智能、固态硬盘等高端芯片上。目前4-6英寸的硅片已可以满足国内需求,8英寸也日渐成熟,进入大规模国产替代阶段,但12英寸才刚刚进入初级阶段,还面临EPI、位错等诸多难题待解决,替代之路仍任重道远。

在半导体这个技术高度密集的行业,大者恒大,强者愈强的规律体现得非常明显。业内常有这种说法:行业老大吃肉,次席喝汤,而第三名只能勉强维持生存。这在一定程度上体现了相关企业的生存现状,特别是在各细分领域,以上说法还是很形象的。

不过,世事无绝对,特别是对于行业排名第三的企业来说,有的勉强维持经营,甚至几乎被产业遗忘;有的则踌躇满志,受到多方关注和支持,前途光明;还有的成为了行业明星,光芒几乎盖过了前两强企业。总之,在纷繁复杂的半导体行业内,“老三”们也是有喜有忧。

不过,总体来看, 行业老大的营收规模和市占率的优势大都非常明显,排名次席的企业与老大之间的市占和营收差距非常明显,而“老三”与行业二哥之间的关系则依细分领域而各有不同。

在CPU领域,除了Intel、AMD,宝岛台湾的 威盛电子 (VIA) 也是会造x86处理器的,不知道还有多少人知道?

成立于1992年的威盛,经过几年的发展,于1999年收购了Cyrix (当时是国家半导体的一个部门) 以及Centaur。自从收购了Cyrix之后,威盛开始涉足x86架构的CPU设计领域,先后推出了多款处理器,虽然性能无法与第一、第二名的Intel和AMD抗衡,但是其特长在于低功耗,因此得以在某些特殊领域的市场上站住脚跟。此外,威盛CPU有一个与众不同的特色,就是 硬件整合了数据加密/解密的功能

与此同时,威盛也为Intel和AMD提供PC用芯片组,但随着市场的发展,第三方提供的芯片组逐步退出市场,这也使得威盛在CPU及相关芯片市场的存在感越来越弱。如今,其CPU市占率不足1%。只能看着“苏妈”领导下的AMD单q匹马地对抗Intel。不过,不知道2016年以来AMD在CPU领域对Intel的强劲逆袭势头是否能带给威盛更多的信心和动力?

在GPU芯片领域,英伟达和AMD已经统治多年,一个主攻高性能应用,如服务器和 汽车 ,另一个则主攻消费类产品,以PC和 游戏 机为主。而自从2005年AMD收购ATI之后,市场上就再也没有出现过第三家能有一定市占率的独立GPU芯片供应商。这不禁让我们怀念起40多年前那个GPU诞生和处于生长期的时代,Intel、IBM和TI等群雄逐鹿,你方唱罢我登场,热闹非常。

而在半导体行业的上游,IP供应商的行业角色愈加重要,掌握标准制定权和产业上游核心资产的重要性已深入人心。 而在当今的GPU IP领域,主要厂商只剩下Imagination和Arm了,几乎找不出第三家。

当下,无论是泛IT领域,还是半导体行业,最受瞩目、发展潜力最大、对人们的生活和工作影响最为深远的非人工智能 (AI) 莫属了,而谁能在AI发展初期针对该时期的应用推出适当的芯片,无疑就会有巨大的商机,而这正是英伟达最近几年在做的。

拓墣产业研究院发布的2020年第一季度全球前十大IC设计公司榜单显示,排名第三的 英伟达 (NVIDIA) 表现依然稳健,第一季度营收年增长率达到39.6%。

英伟达在数据中心的增长相当强劲,特别是其GPU在高性能AI计算应用方面,在当下的芯片界一枝独秀。 也正是因为如此,该公司的市值在前些天一度超过了Intel,成为了全球市值排名第三的半导体企业,前两名分别是台积电和三星

这样风光无限的第三名,在半导体发展史上也不多见,特别是对于一家IC设计企业来讲,更是如此,因为它是轻资产企业,自家没有芯片制造和封装厂,在这种情况下,市值能够超越Intel,且紧跟台积电和三星这样的资金、技术高度密集的重资产半导体企业,实属难得。记得上一次出现类似情况,还是在智能手机市场“疯狂”增长的2013年,当时,高通凭借其在手机基带和4G技术方面的提前布局,抓住了那一波智能手机高速发展的风口期,市值也一度超过了Intel,当时也是无限风光。

对于晶圆代工和封装测试这种重资产领域,起步早的企业具有非常大的先发优势,台积电和日月光都是如此。而对于后来者来说,追赶起来就显得非常吃力,几乎可以肯定地讲,只要细分领域的龙头老大不犯方向性的错误,后面的二哥和老三就很难逼近甚至超过。

而要缩短与领头羊,或是行业二哥的差距,往往就要采取一些“非常规”手段。

在全球封测业,中国台湾地区的 日月光和矽品长期占据着第一和第三的位置 ,二哥则是美国的安靠。而中国大陆的 长电 科技 为了提升营收规模和行业影响力,于2015年收购了新加坡的星科金朋,排名也来到了行业第三的位置。

那之后,一度出现了“消化不良”的状况,整体规模虽然提升了,但利润水平却出现了明显下滑,经过这些年的调整和适应,长电 科技 与星科金朋逐步实现“化学反应”,营收和利润不断改善,2019年实现扭亏为盈,且2020年第一季度经营业绩创 历史 同期新高。

从上图也可以看出,行业排名第三的长电 科技 ,无论是市占率,还是营收的同比增长情况,都是比较 健康 的。在收购星科金朋四年后,该公司以行业第三的位置继续向前发起着冲击。

作为封测业的上游,晶圆代工在全球半导体行业的地位举足轻重,甚至可以被看作为产业的核心。

台积电一直是该细分领域的龙头老大,而二哥和老三的位置在近些年有所变化。 2017年之前,行业排名第二的是格芯 (GlobalFoundries) ,而处于下风的 三星 一直将台积电作为赶超目标,为此,该集团于2017年将其晶圆代工业务部门独立了出去,也正是因为如此,三星晶圆代工业务的营收计算方法出现了很大的变化 (为三星自研的手机处理器代工营收归为晶圆代工业务部门) ,这样就使得三星晶圆代工的市占率提升了很多 (目前是18.8%) ,远高于格芯的7.4%,因此将后者挤到了第三的位置。

格芯自诞生之日起,一路走来,充满着坎坷。在4大纯晶圆代工厂中,GlobalFoundries的 历史 最短 (成立于2009年) ,而且是脱胎于传统的IDM公司AMD,在经过了一系列的分拆、整合、并购和更名以后,才形成了今天的格芯。

虽然有中东母公司的巨额投入,但格芯的盈利能力一直难以令人满意。2018年,该公司宣布放弃12nm以下 (不包括12nm) 先进制程技术的研发,将精力放在特色工艺技术研发。

这一策略,一方面是为了避开与台积电硬碰硬式的竞争,以降低风险,提升资金利用效率,另一方面,格芯要更加大力发展特色工艺SOI。实际上,SOI虽然不是什么新的技术,但这真的是一种比较好、接地气的工艺。当下,相对于FD-SOI,RF-SOI已经取得了比较广泛的应用,特别是以手机为代表的移动通信终端的RF前端,其应用的如鱼得水。而FD-SOI发展的相对较慢,其可以说是与体硅的逻辑工艺并驾齐驱的竞争技术,最大的特色就是漏电少,低功耗。

而今的晶圆代工行业老三正处在大调整时期,在市占率方面,要想追赶前面的两家,难于登天,与此同时,身后的联电和中芯国际对其位置也虎视眈眈,而且, 相对于格芯追赶前两名的难度来说,联电和中芯国际追赶格芯的难度要小得多 ,它们三家的市占率差距不是很大,联电为7.3%,排名第五的中芯国际市占率为4.8%。

最近,中芯国际登陆科创板,其市值一度超过了6000亿元,这极大地提升了其在A股市场的融资能力,对于资本高度密集的晶圆代工厂商来说,有足够和持续的资金供应是至关重要的,而科创板和“大基金”会给它巨大的支持。也因为如此,越来越多的人对于中芯国际进一步提升营收和市占率充满信心。

招商电子日前发表了研究报告,表达了对中芯国际的看好,认为该公司现在的研发强度及资本开支都要高于行业平均水平,到2021年,有可能接近或超越没有10nm及更先进制程的联电和格芯,从而来到行业第三的位置。

中芯国际已经量产了14nm芯片,12nm也已经导入客户验证,而且还在研究N+1、N+2代工艺,虽然官方一直不肯明确这两代工艺到底是什么节点的,不过,据业界分析,N+1大概是8nm制程,而n+2则接近7nm工艺。不过,这些只是猜测,准确信息还要以中芯国际的官方公告为准。

当然,在2021年就能来到行业第三的位置是我们美好的愿望,但要实现起来,难度非常大,特别是在晶圆代工这个技术壁垒高起的细分领域,短时间内赶超前者非常困难。

结语

可见,在半导体行业,要坐到、坐稳各细分领域老三的位置,也不是一件容易的事情。

作者 / 张健keya

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